磁控可重编程的微型软体机器人
机器人学
2025-09-22 v1
摘要
微型机器人是无需外部线束的执行器，具有显著潜力，能够使现有的 minimally invasive手术更加安全且无痛，并因其远小于现有手术机器人而实现前所未有的治疗。其中，磁控式微型机器人功能最丰富且最为灵活。然而，现有的磁控微型机器人目前不实用于手术，因为其要么最多只能具备两种 onboard 功能，要么拥有受限的五自由度（DOF） locomotion。此外，一些执行器仅能在必须外部磁场非常接近（距离不足 4 cm）才能工作的特殊环境下运行。我们在此提出一种毫米尺度的软体机器人，其磁化轮廓可随命令被重新编程，以实现五种手术功能：药物递送、穿透生物组织（以凍膠模拟）、抓取、储存（生物）样本以及远程加热。凭借完整的六自由度运动，包括关于其净磁矩的旋转，our软体机器人还能够在挑战性的非结构化环境中滚动和两锚爬行，这些环境是其五自由度版本无法到达的。由于我们的驱动磁场相对均匀且较弱（最大为 65 mT 和 1.5 T/m），此类磁场理论上可无害地穿透生物组织，使软体机器人能够在人体内部保持可控。我们设想，此工作标志着软体执行器发展的重要里程碑，通向以无需线束的微型机器人实现革命性 minimally invasive治疗的进程。
引用
@article{arxiv.2509.15610,
title = {Miniature soft robot with magnetically reprogrammable surgical functions},
author = {Chelsea Shan Xian Ng and Yu Xuan Yeoh and Nicholas Yong Wei Foo and Keerthana Radhakrishnan and Guo Zhan Lum},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.15610},
year = {2025}
}
备注
First three listed authors are equally contributing authors. Correspondence to: [email protected]